10/02/22
Czym jest inwerter fotowoltaiczny (falownik) i jak działa

Czym jest inwerter fotowoltaiczny (falownik) i jak działa

Dostosowanie odpowiedniego napięcia i przekształcenie prądu stałego w zmienny jest nie lada wyzwaniem. Jednakże, posiadając inwerter fotowoltaiczny nie musimy się o nic martwić. Falownik wykonuje swoją pracę w czasie rzeczywistym, więc prąd jest natychmiast dostarczany bezpośrednio do twoich urządzeń, a nadwyżka, której nie wykorzystujesz na swoje potrzeby, trafia do sieci elektrycznej. W dzisiejszym artykule postaramy się przybliżyć co to jest inwerter fotowoltaiczny, jak działa, jaki inwerter fotowoltaiczny wybrać- jednofazowy czy trójfazowy, oraz jak podłączyć go do sieci. Zapraszamy do czytania.

Co to jest inwerter fotowoltaiczny?

Instalacje słoneczne są zbudowane z m.in. paneli słonecznych oraz z serca systemu, czyli z falownika.

Promienie słoneczne padające na panele słoneczne wywołują wzbudzenie elektronów w atomach krzemu, dzięki czemu tworzą prąd stały. Jednakże, parametry techniczne nie spełniają wymogów urządzeń i instalacji, ponieważ potrzebny jest prąd zmienny. Należy więc prąd stały przekonwertować w prąd przemienny- dzieje się to za pomocą falownika. Inwerter oprócz dbania o pozyskanie odpowiednich parametrów prądu zajmuje się również :

  • monitorowaniem pracy całego systemu,

  • synchronizacją pracy instalacji fotowoltaicznej z siecią elektryczną

  • wspieraniem zabezpieczenia systemu przed awariami oraz optymalizacją jej działania

Jak działa inwerter fotowoltaiczny?

Zastanawiając się jak działa inwerter fotowoltaiczny musimy nieco dowiedzieć się o jego budowie. Falownik wyposażony jest w kilka układy:

  • wejściowe

  • wyjściowe

  • zabezpieczające

  • monitorujące

  • sterujące

Inwerter fotowoltaiczny służy za mózg operacji i sprawia, że panele fotowoltaiczne mają prawo działać. Falownik oprócz przekształcać prąd stały na zmienny, monitoruje i kontroluje również parametry takie jak:

  • napięcie

  • częstotliwość

W momencie gdy parametry odchodzą od normy, falownik odłącza się od sieci.

Rodzaje inwerterów fotowoltaicznych

Rodzaje inwerterów fotowoltaicznych można podzielić ze względu na kilka kategorii.
Jednym z nich jest sposób zasilania, w których wyróżniają się falowniki:

  • jednofazowe- wykorzystywane w małych instalacjach sięgających do mocy 3,68 kW

  • trójfazowe- wykorzystywany w systemach fotowoltaicznych o większych mocach, które oddają wyprodukowaną energię na wszystkie 3 fazy

Kolejne kryterium to wielkość oraz sposób podłączenia modułu:

  • falowniki centralne- przeznaczone do pracy na farmach fotowoltaicznych

  • mikrofalowniki- montowane bezpośrednio pod modułami – zwykle do jednego mikrofalownika można podpiąć od 1 do 4 modułów

  • falowniki stringowe- montowane na budynkach z fotowoltaiką. Do każdego układu MPPT falownika można podpiąć łańcuch połączonych szeregowo modułów, minimalna/maksymalna długość łańcucha zależy od parametrów technicznych modułów oraz parametrów wejściowych falownika

Ze względu na ich budowę:

  • falowniki transformatorowe- wysokiej i niskiej częstotliwości

  • falowniki beztransformatorowe- najbardziej popularne

Podział ze względu na współpracę z siecią energetyczną:

  • hybrydowe

  • sieciowe – on-grid

  • wyspowe – off-grid- pracuje niezależnie od sieci energetycznej

Jednofazowy czy trójfazowy? Jaki inwerter fotowoltaiczny wybrać?

Warunkiem jest aby instalacje do maksymalnie 3,68 kWp były przyłączone do sieci instalacji jednofazowej, jednakże większe już instalacje muszą być wyposażone w inwerter trójfazowy. Główna różnica gdy zastanawiamy się nad zakupem inwertera fotowoltaicznego jednofazowego czy trójfazowego to fakt, że inwerter jednofazowy przesyła całą ilość przetworzonej energii tylko na jedną fazę, natomiast trójfazowy zasila wszystkie fazy symetrycznie. Wybór inwertera jednofazowego czy trójfazowego jest bardzo trudna, ponieważ wpływa na to wiele czynników. Co prawda inwertery fotowoltaiczne jednofazowe są znacznie tańsze od tych trójfazowych, nie oznacza to jednak, że w każdej sytuacji będą one lepszym rozwiązaniem. Ważnym elementem jest moc instalacji, która głównie warunkuje o tym, Falownik jednofazowy sprawdzi się w instalacji do około 3kW, ponieważ dzięki temu instalacja powinna pracować stabilniej i bez przerw. Inwerter fotowoltaiczny trójfazowy natomiast, dzięki rozłożeniu mocy symetrycznie na każdą z faz powoduje większą stabilność lokalnej sieci- minimalizuje ryzyko wahań napięcia oraz umożliwia zastosowanie węższych przekrojów przewodów. Wybierając odpowiedni inwerter fotowoltaiczny jednofazowy czy trójfazowy należy zwrócić uwagę na:

  • sprawność falownika przy częściowym obciążeniu

  • szybkość wyszukiwania i utrzymywania punktu mocy maksymalnej MPPT

  • elastyczność obsługi i kontroli urządzenia- wyposażenie w panel zdalnego sterowania i dostęp do archiwalnych danych

  • zakres temperatur, w których pracuje

  • spełnienie norm bezpieczeństwa i posiadany certyfikat

  • dostępność serwisu

Gwarancja falownika jest bardzo istotna, ponieważ jego żywotność jest krótsza niż paneli fotowoltaicznych. Ich gwarancja różni się w zależności od producenta czy też użytych komponentów. Jednakże, większość producentów oferuje możliwość wykupienia gwarancji powyżej tej standardowej, która obejmuje 5 lat. Za dodatkową opłatą gwarancja wzrasta do nawet 20 lat.

Jak podłączyć inwerter fotowoltaiczny do sieci?

Gdy zastanawiamy się jak podłączyć inwerter fotowoltaiczny do sieci musimy najpierw wybrać miejsce gdzie będzie on zamontowany. Inwerter fotowoltaiczny jest zawsze instalowany wewnątrz budynku, ponieważ chroni to go od działań szkodliwych czynników atmosferycznych. Jednakże należy wybrać odpowiednie miejsce w budynku, które będzie bezpieczne i pozwoli na odpowiednią pracę. Aby to się stało należy zwrócić uwagę na:

  • optymalna temperatura- falownik nie powinien być wystawiony na zbyt duże temperatury, ponieważ sam w sobie generuje duże ilości ciepła

  • mała wilgotność- woda zawarta w wilgoci może zagrozić urządzeniu na prąd i jego prawidłowemu działaniu. Nie powinno się więc zakładać go w pralni czy też w wilgotnej piwnicy

  • brak zapylenia- podwyższone zapylenie, np. w garażu, również zakłóci pracę inwertera.

  • łatwy dostęp- wszystkie kluczowe elementy, tj. wentylacja i przyłącza od strony AC I DC powinny być dostępne

  • odpowiednia ilość miejsca- przytwierdzony do stabilnej, pionowej ściany

Jak podłączyć inwerter fotowoltaiczny do sieci?

Aby było to możliwe, konieczne jest nie tylko podłączenie falownika i modułów. Inwerter to element systemu, który jest łącznikiem z siecią przesyłową, a także z rozdzielnicą, dzięki czemu dystrybuuje prąd dla całego budynku. Aby prawidłowo go podłączyć do sieci należy wykonać pracę po stronie DC i AC. Często wymagane jest zastosowane dodatkowego rozłącznika DC i odpowiednich zabezpieczeń. Wszystkie parametr muszą być dopasowane do specyfikacji instalacji. Następnie należy podłączyć go do licznika dwukierunkowego, który jest instalowany przez zakład energetyczny.